Вітроустановка

Вітроустановка з вертикальною віссю обертання, що містить лопаті, з'єднані траверсами з валом, установленим в опорі з можливістю вертикальних переміщень і зв'язаним з поплавком, роз 3 потужності. Зниженню потужності вітроустановки сприяє також зустрічний напрямок повітряного потоку з напрямком лопаті, яка набігає назустріч потоку, що гальмує обертання та може привести до пошкодження вітроустановки у зв'язку зі збільшенням опору напрямку вітру. Крім того, надходження рідини у отвір знизу валу і її рух через порожнини валу і траверси приводить до створення вихрових потоків, що збільшує гідравлічний опір обертанню. Нагрів води в ємності до парового стану створює підвищений тиск пари на поплавок, який глибше занурюється у рідину. Тому опір обертанню останнього збільшується за рахунок збільшення поверхні тертя та рідини, а швидкість обертання поплавка зменшується за рахунок збільшення зусилля гальмування. Підвищений тиск пари над поверхнею води створює додатковий тиск на поплавок, який глибше занурюється у рідину. Тому опір останнього обертанню збільшується. Швидкість обертання поплавка зменшується за рахунок збільшення зусилля гальмування. В основу винаходу поставлена задача поліпшення конструкції вітроустановки, шляхом збільшення використання сили вітру за рахунок зменшення опору обертанню вітроустановки, то дозволить збільшити її потужність та підвищити надійність. Поставлена задача вирішується тим, що вітроустановка, з вертикальною віссю обертання, що містить лопаті, з'єднані траверсами з валом, установленим в опорі з можливістю вертикальних переміщень і зв'язаним з поплавком, розміщеним у ємності з водою, і електрогенератор. установлений на основі, оснащена диском, установленим на валові, має фрикційні затискні пристрої, виконані у вигляді двох опозитних роликів, розміщених на стрижнях, з'єднаних пружним елементом, один із яких карданною передачею з'єднаний з генератором, опора виконана у вигляді верхньої, середньої і нижньої підшипникових опор, верхня підшипникова опора розміщена у верхній траверсі, середня підшипникова опора, розміщена в середній траверсі, нижня підшипникова опора, розміщена в нижній траверсі, лопаті рівномірно розташовані на валові одна пара над іншою по гвинтовій лінії, поплавок виконаний у вигляді конуса, розміщеного основою вгору, і з'єднаний траверсою з валом, лопаті, що набігають назустріч вітровому потоку, захищені кожухом, який жорстко закріплений з вільно посадженим на вал флюгером. Загальними ознаками винаходу, що збігаються з ознаками прототипу, є наявність лопатей, їх з'єднання траверсами з валом, установка валу в опорі з можливістю вертикальних переміщень, зв'язок валу з поплавком, розміщення поплавка у ємності з водою, наявність електрогенератора, установка генератора на основі. Відмітними ознаками є оснащення вітроустановки диском, установка дисків на валові, установка фрикційних затискних пристроїв, виконання фрикційних затискних пристроїв у виді двох опозитних роликів, розміщення роликів на стрижні, з'єднання роликів пружним елементом, з'єднання од 86092 4 ного з роликів карданною передачею, з'єднання карданної передачі з електрогенератором, виконання опори у виді верхньої, середньої і нижньої підшипникових опор, розміщення верхньої підшипникової опори у верхній траверсі, додаткова установка середньої підшипникової опори, розміщення її в середній траверсі, додаткова установка нижньої підшипникової опори, розміщення її в нижній траверсі, розташування лопатей рівномірно на валові одна пара над іншою, по гвинтовій лінії, виконання поплавка у виді конуса, розташування конуса поплавка основою вгору, з'єднання поплавка з опорою, з'єднання опори з валом, захист лопатей, що набігають назустріч вітровому потоку кожухом, жорстке закріплення кожуха з вільно посадженим на вал флюгером. За наявними в авторів відомостями сукупність ознак, що заявляються і характеризують суть винаходу, невідома на даному рівні техніки. Отже, винахід, що заявляється, відповідає критерію «новизна». Оснащення вітроустановки диском дозволяє відбирати навантаження з вертикального валу і здійснювати регулювання ним у широкому діапазоні за допомогою фрикційних затискних пристроїв. Опозитні ролики необхідні для усунення деформації диска і забезпечення щільності контакту між диском і роликами за рахунок використання пружного елементу. Стрижні служать для закріплення опозитних роликів та пружних елементів, що дозволяє поліпшити щільність контактів за рахунок збільшення тертя - кочення між парами диск - ролики. Карданна передача необхідна для можливості передачі навантаження під різним кутом до осі обертання на електрогенератор, що перетворює швидкість обертання валу в напругу. Установка верхньої, середньої і нижньої підшипникових опор, дозволяє центрувати вал у цих трьох площинах та за рахунок цього зменшити коливання і вібрацію валу, диска і поплавка. Закріплення верхньої, середньої і нижньої підшипникових опор здійснюється за допомогою траверс. Рівномірне розташування лопатей на валові сприяє кращому балансуванню мас, що запобігає вібраціям та биттю. Для поліпшення рівномірності розгону й обертання вітроустановки, збільшення сили тиску на лопаті, останні розташовані рівномірно на валові одна пара над іншою по гвинтовій лінії. Виконання поплавка у виді конуса, розташування його основою вгору, дозволяє зменшити опір обертанню валу за рахунок зменшення поверхні тертя та відсутності отворів для входу рідини у поплавок, що не призводить до створення вихорів при обертанні поплавка, та за рахунок цього збільшити потужність вітроустановки. З'єднання поплавка опорою з валом, дозволяє передавати крутний момент з лопатей на диск, а нижня траверса дозволяє гасити частоту вільних коливань валу та зменшити вібрацію. Захист лопатей, що набігають назустріч вітровому потоку від пошкоджень здійснюється за ра 5 хунок кожуха, який має сітку з чарунками 2...5мм, що дозволяє з одного боку зменшити парусність вітроустановки, а з іншого боку зменшити опір тих лопатей, що набігають назустріч вітровому потоку, за рахунок чого поліпшити механічну надійність установки та попередити руйнування при сильних поривах вітру. Жорстке закріплення кожуха з вільно посадженим на валу флюгером дозволяє зменшити навантаження вітрового потоку на лопаті, які набігають назустріч вітровому потоку та вал за рахунок автоматичної орієнтації кожуха відносно напрямку вітру. Сутність винаходу, що заявляється, не випливає явно з відомого авторам рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомі рішення не забезпечують досягнення нових результатів і тільки наявність перерахованих вище відмітних ознак забезпечують одержання нового, більш високого технічного результату. Отже, винахід, що заявляється, відповідає критерію "Винахідницький рівень". Винахід пояснюється графічно, де на Фіг.1 зображений загальний вигляд вітроустановки, на Фіг.2 - розріз вітроустановки, Фіг.3 - вид вітроустановки зверху. Вітроустановка, з вертикальною віссю обертання, містить маточину 1 з лопатями 2, з'єднаними траверсами 3 з валом 4, установленим в опорі 5 з можливістю вертикальних переміщень і зв'язаним з поплавком 6, розміщеним у ємності 7 з водою 8, і електрогенератор 9, установлений на основі 10. При цьому, установка оснащена диском 11, установленим на валові 4, має фрикційні затискні пристрої, виконані у виді двох опозитних роликів 12, розміщених на стрижнях 13, з'єднаних пружним елементом 14. Один із стрижнів карданною передачею 15 з'єднаний з електрогенератором 9, опора виконана у вигляді верхньої 16, середньої 17 і нижньої 18 підшипникових опор, верхня підшипникова опора 16 розміщена у верхній траверсі 3, середня підшипникова опора 17, розміщена в середній траверсі 19, нижня підшипникова опора 18, розміщена в нижній траверсі 20. Траверси у горизонтальній площині установлєні під кутом 120° одна відносно іншої і опираються на колони 21, які зверху накриті кришкою 22, лопаті 2 рівномірно розташовані на валові 4 одна пара над іншою по гвинтовій лінії, а поплавок 6 виконаний у вигляді конуса, розміщеного основою вгору і з'єднаний траверсою 20 з опорою 5 та валом 4, лопаті 2, що набігають назустріч вітровому потоку, захищені 86092 6 кожухом 23, який жорстко закріплений з вільно посадженим на вал 4 флюгером 24. Вітроустановка працює в такий спосіб. Вітровий повітряний потік, що рухається до установки, розвертає флюгер 24 та жорстко закріплений кожух 23 за напрямком вітру і зустрічає на своєму шляху опір кожуха 23 у вигляді дрібної сітки 2...5мм, що частково перекриває ту частину лопатей 2, що набігає. За рахунок цього зменшується парусність вітроустановки та опір тим лопатям 2, що набігають. Основний потік повітря попадає на лопаті 2, напрямок руху яких співпадає з напрямком повітряного потоку. Найбільший момент обертання б\де там, де кут напрямку вітру і лопаті 2 становить близько 90. Вал 4 починає обертатися поступово набирає оберти. Траверси установлені під кутом 120° одна відносно іншої і опираються на колони. При рівномірному розташуванні лопатей 2 одна пара над іншою по гвинтовій лінії знову найбільший момент обертання виникне в наступній лопаті 2, де напрямок вітру і лопаті 2 складає кут, близький до 90°. І так далі. Таким чином, відбувається розгін вітроустановки, на валові 4 якої встановлений диск 11. Навантаження з диска 11 через опозитні ролики 12, розміщені в стрижні 13 і з'єднані пружиною 14, через карданну передачу 15 передається на електрогенератор 9, що закріплений на основі 10. Електрогенератор 9 перетворює енергію обертання в напругу, яка передається споживачу. Експериментальний зразок вітроустановки був виготовлений у лабораторних умовах Дніпропетровського державного аграрного університету і Національної металургійної академії України Попередня оцінка показала, що така вітроустановка, має більшу площу лопатей, при рівномірному розташуванні на валові одна пара над іншою по гвинтовій лінії, а за рахунок цього - здатна розвивати більшу потужність у порівнянні з прототипом. Цьому ж сприяє зменшення парусності та опору при зустрічі повітряного потоку з напрямком лопать, що набігають, за рахунок застосування захисного кожуха. Установка, надійна в експлуатації, дозволяє підсилити механічну надійність та запобігти руйнуванню при сильних поривах вітру, технологічна при використанні в роботі. Запропонований винахід може бути багаторазово відтворено і використано в якості вітроустановки. Отже, винахід, що заявляється, відповідає критерію «промислова застосовність». 7 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 86092 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601